CN108865094B - 一种水基试油完井液体系用悬浮液除硫剂的制备方法 - Google Patents
一种水基试油完井液体系用悬浮液除硫剂的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种水基试油完井液体系用悬浮液除硫剂的制备方法，以重量份计，原料配比为：表面改性剂5~8份；乳化剂0.8~1份；分散剂1~3份；纳米粉体10~30份；在A容器内将表面改性剂加入异丙醇中，加热至60‑80℃，搅拌形成均匀溶液；在B容器内将分散剂、乳化剂、纳米粉体加入PH值为9‑10的水溶液中，加热至60‑80℃，搅拌形成均匀溶液；在快速搅拌作用下，将A容器内形成的均匀溶液加入B容器内，搅拌2小时，形成均匀分散的浆体，冷却至室温。本发明在180℃高温条件下，除硫剂与完井液体系处理剂不聚集、不固结，除硫剂不影响完井液体系在高温条件下的流变性及沉降稳定性，且达到除硫效率高的目的。
Description
技术领域
本发明涉及石油钻井油气田化学技术领域，确切地说涉及一种水基试油完井液体系用悬浮液除硫剂的制备方法。
背景技术
随着天然气勘探开发工作的快速推进，高温高压油气井、深井超深井、硫化氢腐蚀气井越来越多，在“三高”气井的完井试油过程中，完井液在井下静止时间长、储层温度高、硫化氢污染浓度高均成为了该类气井安全生产的难点。针对硫化氢污染问题，目前采用的主要方法为在完井液体系中加入一定量的除硫剂对储层硫化氢污染起预防、清除作用。
目前，常规除硫剂包括固体除硫剂及液体除硫剂。固体除硫剂包括铜类除硫剂、铁类除硫剂及锌类除硫剂，传统固体除硫剂主要是通过吸附、沉淀方式清除溶液中的硫化物，但其存在比表面积小、加量大、除硫效率低等问题，且在长期高温作用下，固体除硫剂容易与完井液中的处理剂发生反应，使固体之间产生聚集、絮凝、沉淀，完井液体系粘度增高甚至固化，失去流变性。液体除硫剂主要包括醇胺类、醛类、三嗪类除硫剂，其对完井液流变性影响小，但存在易发泡、毒性高、除硫效率低、pH值敏感、与硫化氢反应为可逆反应、产物不稳定等缺点，液体除硫剂抗温能力不佳，在高温条件下易失效。
纳米级固体除硫剂由于比表面积增大、孔隙率增高，可有效降低与硫化氢反应时间、提高除硫效率，且纳米级固体除硫剂本身抗温能力高，与硫化氢反应不可逆，生成的产物热稳定性好。但纳米级固体除硫剂因为比表面积大、表面能高，在溶液中容易发生团聚、分散不均匀的现象，且在高温条件下与完井液体系中的处理剂更易反应，对完井液流变性影响严重，单纯的纳米级固体除硫剂无法在高温完井液体系中应用。
发明内容
本发明旨在针对上述现有技术所存在的缺陷和不足，提供一种水基试油完井液体系用悬浮液除硫剂的制备方法，本发明在180℃高温条件下，除硫剂与完井液体系处理剂不聚集、不固结，除硫剂不影响完井液体系在高温条件下的流变性及沉降稳定性，且达到除硫效率高的目的。
本发明是通过采用下述技术方案实现的：
一种水基试油完井液体系用悬浮液除硫剂的制备方法，其特征在于：
(1)以重量份计，原料配比为：
表面改性剂5～8份；
乳化剂0.8～1份；
分散剂1～3份；
纳米粉体10～30份；
(2)制备方法：在A容器内将表面改性剂加入异丙醇中，加热至60-80℃，搅拌形成均匀溶液；在B容器内将分散剂、乳化剂、纳米粉体加入PH值为9-10的水溶液中，加热至60-80℃，搅拌形成均匀溶液；在快速搅拌作用下，将A容器内形成的均匀溶液加入B容器内，搅拌2小时，形成均匀分散的浆体，冷却至室温。
所述的表面改性剂为三异硬酯酸钛酸异丙酯、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、硅酸钠、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷的一种或其混合物。
所述的乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚、天然酚聚氧乙烯醚、OP-10、吐温-80的一种或其混合物。
所述的分散剂为聚丙烯酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚羧酸钠盐的一种或其混合物。
所述的纳米粉体为纳米氧化锌、纳米碱式碳酸锌的一种或几种混合物。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果如下：
1、本发明中，其配方采用：以重量份计组分和配比如下：表面改性剂5～8；乳化剂0.8～1；分散剂1～3；纳米粉体10～30。选用这样特定的比例，是因为经过若干次实验测得：若表面改性剂比例过高，纳米粉体絮凝，除硫效率低，溶液粘度高；若分散剂比例过高，除硫效率低，溶液粘度大，高密度完井液体系加入困难；若纳米粉体粒径过大，除硫效率低。
2、本发明中，该除硫剂悬浮液可应用于任何试油完井液体系，特别适合用于高温高密度试油完井液体系。该发明为水溶性悬浮液，易溶于水，可快速与完井液中的硫化物发生反应。本发明可用于温度180℃、密度2.2g/cm3的水基完井液体系，加量为1-3％时对完井液体系流变性影响小。本发明所述除硫剂除硫效率高，除硫率可达90％以上。
3、本发明中，该除硫剂悬浮液稳定性好，常温放置180d不团聚、结块、沉淀。180℃下放置30d不团聚、结块、沉淀。180℃下，3％该除硫剂，密度2.2g/cm3的试油完井液体系，静恒温25d体系无沉降、结块、固结等现象，流变性良好。
4、本发明中，表面改性剂为三异硬酯酸钛酸异丙酯、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、硅酸钠、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷的一种或其混合物，是为了对其表面改性，降低其表面能，减少团聚，提高体系的抗高温稳定性。
5、本发明中，乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚、天然酚聚氧乙烯醚、OP-10、吐温-80的一种或其混合物，是为了形成均匀的乳状液体系。
6、本发明中，分散剂为聚丙烯酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚羧酸钠盐的一种或其混合物，使纳米粉体均匀而稳定地分散在溶液中。
7、本发明中，所述的纳米粉体为纳米氧化锌、纳米碱式碳酸锌的一种或几种混合物，为除硫主体，其除硫效率高，比表面积大、孔隙率高，热稳定性好。
具体实施方式
实施例1
作为本发明的最佳实施方式，其组分和配比如下：
(1)配方组成：三异硬酯酸钛酸异丙酯60g，烷基酚聚氧乙烯醚10g，聚丙烯酸钠20g，纳米氧化锌200g，异丙醇100g，纯水610g。
(2)制备方法：在A容器内将表面改性剂加入异丙醇中，加热至60-80℃，搅拌形成均匀溶液。在B容器内将分散剂、乳化剂、纳米粉体加入PH值为9-10的水溶液中，加热至60-80℃，搅拌形成均匀溶液。在快速搅拌作用下，将A容器内形成的均匀溶液加入B容器内，搅拌2小时，形成均匀分散的浆体，冷却至室温。
(3)除硫剂1#的除硫效率及高温条件下对完井液体系流变性影响结果见下表，其中完井液配方：2％土浆+1.5％聚合物增粘剂+0.5％NaOH+3％抗高温抗盐降滤失剂+8％抗高温降滤失剂+1％高温稳定剂+6％抗高温润滑剂+3％封堵材料+重晶石，180℃静恒温25d。
实施例2
作为本发明的最佳实施方式，其组分和配比如下：
(1)配方组成：异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯60g，天然酚聚氧乙烯醚10g，聚羧酸钠盐20g，纳米氧化锌粉体200g，异丙醇100g，纯水610g。
(2)制备方法：在A容器内将表面改性剂加入异丙醇中，加热至60-80℃，搅拌形成均匀溶液。在B容器内将分散剂、乳化剂、纳米粉体加入PH值为9-10的水溶液中，加热至60-80℃，搅拌形成均匀溶液。在快速搅拌作用下，将A容器内形成的均匀溶液加入B容器内，搅拌2小时，形成均匀分散的浆体，冷却至室温。
(3)除硫剂2#的除硫效率及高温条件下对完井液体系流变性影响结果见下表，其中完井液配方：2％土浆+1.5％聚合物增粘剂+0.5％NaOH+3％抗高温抗盐降滤失剂+8％抗高温降滤失剂+1％高温稳定剂+6％抗高温润滑剂+3％封堵材料+重晶石，180℃静恒温25d。
实施例3
作为本发明的最佳实施方式，其组分和配比如下：
(1)配方组成：γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷60g，烷基酚聚氧乙烯醚5g，OP-10 5g，聚乙烯吡咯烷酮30g，纳米氧化锌粉体300g，异丙醇100g，纯水500g。
(2)制备方法：在A容器内将表面改性剂加入异丙醇中，加热至60-80℃，搅拌形成均匀溶液。在B容器内将分散剂、乳化剂、纳米粉体加入PH值为9-10的水溶液中，加热至60-80℃，搅拌形成均匀溶液。在快速搅拌作用下，将A容器内形成的均匀溶液加入B容器内，搅拌2小时，形成均匀分散的浆体，冷却至室温。
(3)除硫剂3#的除硫效率及高温条件下对完井液体系流变性影响结果见下表，其中完井液配方：2％土浆+1.5％聚合物增粘剂+0.5％NaOH+3％抗高温抗盐降滤失剂+8％抗高温降滤失剂+1％高温稳定剂+6％抗高温润滑剂+3％封堵材料+重晶石，180℃静恒温25d。
实施例4
作为本发明的最佳实施方式，其组分和配比如下：
(1)配方组成：3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷60g，天然酚聚氧乙烯醚5g，吐温-80 5g，聚丙烯酸钠15g，聚羧酸钠盐5g，纳米氧化锌粉体300g，异丙醇100g，纯水510g。
(2)制备方法：在A容器内将表面改性剂加入异丙醇中，加热至60-80℃，搅拌形成均匀溶液。在B容器内将分散剂、乳化剂、纳米粉体加入PH值为9-10的水溶液中，加热至60-80℃，搅拌形成均匀溶液。在快速搅拌作用下，将A容器内形成的均匀溶液加入B容器内，搅拌2小时，形成均匀分散的浆体，冷却至室温。
(3)除硫剂4#的除硫效率及高温条件下对完井液体系流变性影响结果见下表，其中完井液配方：2％土浆+1.5％聚合物增粘剂+0.5％NaOH+3％抗高温抗盐降滤失剂+8％抗高温降滤失剂+1％高温稳定剂+6％抗高温润滑剂+3％封堵材料+重晶石，180℃静恒温25d。
实施例5
作为本发明的最佳实施方式，其组分和配比如下：
(1)配方组成：三异硬酯酸钛酸异丙酯45g，硅酸钠25g，烷基酚聚氧乙烯醚8g，聚乙烯吡咯烷酮10g，聚羧酸钠盐5g，纳米氧化锌粉体100g，纳米碱式碳酸锌100g，异丙醇100g，纯水607g。
(2)制备方法：在A容器内将表面改性剂加入异丙醇中，加热至60-80℃，搅拌形成均匀溶液。在B容器内将分散剂、乳化剂、纳米粉体加入PH值为9-10的水溶液中，加热至60-80℃，搅拌形成均匀溶液。在快速搅拌作用下，将A容器内形成的均匀溶液加入B容器内，搅拌2小时，形成均匀分散的浆体，冷却至室温。
(3)除硫剂5#的除硫效率及高温条件下对完井液体系流变性影响结果见下表，其中完井液配方：2％土浆+1.5％聚合物增粘剂+0.5％NaOH+3％抗高温抗盐降滤失剂+8％抗高温降滤失剂+1％高温稳定剂+6％抗高温润滑剂+3％封堵材料+重晶石，180℃静恒温25d。
实施例6
作为本发明的最佳实施方式，其组分和配比如下：
(1)配方组成：三异硬酯酸钛酸异丙酯50g，硅酸钠10g，天然酚聚氧乙烯醚10g，聚丙烯酸钠10g，纳米氧化锌粉体200g，异丙醇100g，纯水720g。
(2)制备方法：在A容器内将表面改性剂加入异丙醇中，加热至60-80℃，搅拌形成均匀溶液。在B容器内将分散剂、乳化剂、纳米粉体加入PH值为9-10的水溶液中，加热至60-80℃，搅拌形成均匀溶液。在快速搅拌作用下，将A容器内形成的均匀溶液加入B容器内，搅拌2小时，形成均匀分散的浆体，冷却至室温。
(3)除硫剂6#的除硫效率及高温条件下对完井液体系流变性影响结果见下表，其中完井液配方：2％土浆+1.5％聚合物增粘剂+0.5％NaOH+3％抗高温抗盐降滤失剂+8％抗高温降滤失剂+1％高温稳定剂+6％抗高温润滑剂+3％封堵材料+重晶石，180℃静恒温25d。
实施例7
作为本发明的最佳实施方式，其组分和配比如下：
(1)配方组成：硅酸钠30g，3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷30g，吐温-8010g，聚丙烯酸钠10g，纳米氧化锌粉体200g，纳米碱式碳酸锌粉体100g，异丙醇100g，纯水520g。
(2)制备方法：在A容器内将表面改性剂加入异丙醇中，加热至60-80℃，搅拌形成均匀溶液。在B容器内将分散剂、乳化剂、纳米粉体加入PH值为9-10的水溶液中，加热至60-80℃，搅拌形成均匀溶液。在快速搅拌作用下，将A容器内形成的均匀溶液加入B容器内，搅拌2小时，形成均匀分散的浆体，冷却至室温。
(3)除硫剂7#的除硫效率及高温条件下对完井液体系流变性影响结果见下表，其中完井液配方：2％土浆+1.5％聚合物增粘剂+0.5％NaOH+3％抗高温抗盐降滤失剂+8％抗高温降滤失剂+1％高温稳定剂+6％抗高温润滑剂+3％封堵材料+重晶石，180℃静恒温25d。
实施例8
作为本发明的最佳实施方式，其组分和配比如下：
(1)配方组成：γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷60g，OP-10 10g，聚乙烯吡咯烷酮10g，纳米氧化锌粉体300g，异丙醇100g，纯水520g。
(2)制备方法：在A容器内将表面改性剂加入异丙醇中，加热至60-80℃，搅拌形成均匀溶液。在B容器内将分散剂、乳化剂、纳米粉体加入PH值为9-10的水溶液中，加热至60-80℃，搅拌形成均匀溶液。在快速搅拌作用下，将A容器内形成的均匀溶液加入B容器内，搅拌2小时，形成均匀分散的浆体，冷却至室温。
(3)除硫剂8#的除硫效率及高温条件下对完井液体系流变性影响结果见下表，其中完井液配方：2％土浆+1.5％聚合物增粘剂+0.5％NaOH+3％抗高温抗盐降滤失剂+8％抗高温降滤失剂+1％高温稳定剂+6％抗高温润滑剂+3％封堵材料+重晶石，180℃静恒温25d。
实施例9
作为本发明的最佳实施方式，其组分和配比如下：
(1)配方组成：γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷60g，天然酚聚氧乙烯醚10g，聚乙烯吡咯烷酮20g，纳米碱式碳酸锌100g，异丙醇100g，纯水710g。
(2)制备方法：在A容器内将表面改性剂加入异丙醇中，加热至60-80℃，搅拌形成均匀溶液。在B容器内将分散剂、乳化剂、纳米粉体加入PH值为9-10的水溶液中，加热至60-80℃，搅拌形成均匀溶液。在快速搅拌作用下，将A容器内形成的均匀溶液加入B容器内，搅拌2小时，形成均匀分散的浆体，冷却至室温。
(3)除硫剂9#的除硫效率及高温条件下对完井液体系流变性影响结果见下表，其中完井液配方：2％土浆+1.5％聚合物增粘剂+0.5％NaOH+3％抗高温抗盐降滤失剂+8％抗高温降滤失剂+1％高温稳定剂+6％抗高温润滑剂+3％封堵材料+重晶石，180℃静恒温25d。
Claims (5)
1.一种水基试油完井液体系用悬浮液除硫剂的制备方法，其特征在于：
（1）以重量份计，原料配比为：
表面改性剂5~8份；
乳化剂0.8~1份；
分散剂1~3份；
纳米粉体10~30份；
（2）制备方法：在A容器内将表面改性剂加入异丙醇中，加热至60-80℃，搅拌形成均匀溶液；在B容器内将分散剂、乳化剂、纳米粉体加入pH值为9-10的水溶液中，加热至60-80℃，搅拌形成均匀溶液；在快速搅拌作用下，将A容器内形成的均匀溶液加入B容器内，搅拌2小时，形成均匀分散的浆体，冷却至室温；
所述的表面改性剂为三异硬酯酸钛酸异丙酯、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、硅酸钠、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷的一种或其混合物；
所述的纳米粉体为纳米氧化锌、纳米碱式碳酸锌的一种或其混合物。
2.根据权利要求1所述的一种水基试油完井液体系用悬浮液除硫剂的制备方法，其特征在于：所述的乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚、天然酚聚氧乙烯醚、吐温-80的一种或其混合物。
3.根据权利要求2所述的一种水基试油完井液体系用悬浮液除硫剂的制备方法，其特征在于：所述的烷基酚聚氧乙烯醚具体是OP-10。
4.根据权利要求1所述的一种水基试油完井液体系用悬浮液除硫剂的制备方法，其特征在于：所述的分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚羧酸钠盐的一种或其混合物。
5.根据权利要求4所述的一种水基试油完井液体系用悬浮液除硫剂的制备方法，其特征在于：所述的聚羧酸钠盐具体是聚丙烯酸钠。
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